JP3291254B2 - 光ファイバ観測装置 - Google Patents

光ファイバ観測装置

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JP3291254B2 JP25109598A JP25109598A JP3291254B2 JP 3291254 B2 JP3291254 B2 JP 3291254B2 JP 25109598 A JP25109598 A JP 25109598A JP 25109598 A JP25109598 A JP 25109598A JP 3291254 B2 JP3291254 B2 JP 3291254B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバにLED
などの照射手段で光を照射し、光ファイバを透過した光
をCCDなどの撮像手段で受光して光ファイバの像を観
測するための観測装置に関するものであり、例えば光フ
ァイバ融着接続装置にセットされた光ファイバの光軸合
わせのための撮影に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバの接続では、接続損失が低い
こと、接続部の機械的強度が高いことが求められ、この
ような接続を行うには、光ファイバの突き合わせ部に照
射手段で光を照射し、その透過光を撮像手段で撮影し、
画像処理を行って光ファイバコアの正確な位置検出を行
い、しかる後、光ファイバの突き合わせ部をアーク放電
で加熱して融着接続する方法が適当である。図7はこの
ような融着接続における光ファイバ観測装置の一例であ
る。この装置では、セットされた2本の光ファイバAの
突き合わせ部に光ファイバAの光軸と直交する方向から
照射手段Bの光を照射し、その光を光ファイバAを挟ん
で照射手段Bと反対側に設けた撮像手段Cで受光してフ
ァイバコア及びクラッドの像を撮影し、撮像手段Cから
の信号を制御回路Dに出力し、同制御回路Dでは前記信
号から両光ファイバAのコア位置を検出する。この場合
の照射手段BはLEDの光源Eとその光を平行光にして
光ファイバAに照射するレンズFを備え、撮像手段Cは
微細なファイバAを拡大する顕微鏡GとCCDの撮像素
子Hを備える。
【0003】ところで、このような撮影では周囲環境に
変化があると撮影画像にも変化が生じ、その後の画像処
理に悪影響を及ぼすことがある。例えば、部屋を一定の
明るさに保ち、光源Eに印加する電流を一定に保って
も、光源Eとして多く用いられるLEDは低温時には明
るく発光し、高温時には暗く発光するため、画像の明る
さに変化が生じてしまう。
【0004】このような現象に対しては、従来、作業員
が撮影画像の明るさをチェックして光源Eの照射光量を
操作していたが、操作に手間がかかったりばらつきが生
じたりするなどの課題があった。そこで最近は図7の制
御回路Dに撮影された画像の明るさを検出して光源Eの
明るさを自動調整する機能を設けて前記問題の解決を図
っていた(特許第261056号公報に記載の方法)。
この場合、制御回路Dでは撮像素子Hからの信号を信号
増幅用のオペアンプI、アナログの画像信号をデジタル
信号に変換するA/D変換器Jを通じてCPU Kに入
力し、CPUKで光源Eの信号から光ファイバAのコア
とクラッドの画像を得ると共に、光ファイバAのコアで
もクラッドでもない部分を通過してきた光の明るさを検
出するようになっている。またこの明るさの情報はデー
タバッファLに一時的に蓄積されるようになっており、
この明暗情報はD/A変換器Mを通じて光源Eの駆動電
流を制御するようになっている。図7のデータデコーダ
Nは撮像素子Hからのデータの読み出しの制御に使われ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これまでは光源Eの温
度特性だけがクローズアップされ、その変動を画像の明
暗で判断して補償していたが、実際は撮像素子Hなども
温度特性を持ち、また光学系の構成部品の熱膨張等も画
像撮影に影響している。さらには、レンズFや顕微鏡G
の汚れなども画像に影響している。このように観測装置
においては常に多くの変動要因が存在し、撮像素子Hの
受光レベルだけをとらえて光源Eの明るさを制御しても
最適な撮影ができるとは限らない。例えば、光源Eと撮
像素子Hが周囲環境の変化に応じてともに変化し、夫々
が異なる特性を持つ場合には、環境要因に応じていずれ
が大きな影響を受けるかを見極めて制御しないと適切な
撮影とはならず、ときに逆効果になる場合もある。ま
た、撮像素子Hの受光特性には飽和などの一定の制限が
あることが知られており、光量の検出だけでは適切な撮
影が行なえない。光ファイバAの撮影では小さなコアと
クラッドとをわずかに異なる屈折率によって生じる画像
の明暗からとらえるため、常に最適な状態での画像撮影
が要求され、このような状態で観察できてはじめてコア
とクラッドの位置を正確に特定することができる。
【0006】
【課題を解決するための手段】光ファイバ観測装置にお
いては、装置の小型化、軽量化、省電力化、高信頼性に
対する要求から光源にはLEDが、撮像素子にはCCD
が用いられることが多い。LEDは図3に示すように半
導体のLEDチップ30がエポキシ樹脂31でモールド
されており、人が操作する装置に使う場合の耐環境性は
高く、温度以外の影響はまずない構造である。温度の影
響についてLEDは図5(a)に示すようにその種類
〜により発光スペクトルは異なるが、−20℃〜+6
0℃の範囲では図5(b)に示すように傾きは概ね直線
的で、発光スペクトルの違いに応じてわずかに傾きに違
いが出る程度である。他方、図4に示すようにCCD3
2は駆動回路33と組み合わされており、この駆動回路
33には数多くの電子部品が使用されている。従って、
特性はCCD32そのもの特性と駆動回路33の特性と
が合わさったものとなる。このCCD32と駆動回路3
3からなる撮像装置については構成が複雑であるにもか
かわらず周囲温湿度が示されるのみで、詳しい特性まで
は示されていない。CCD32はフォトダイオードのア
レーとなっていることから、基本的には図6に示すフォ
トダイオードの相対光度−周囲温度特性を示すものと推
測される。しかも画像処理を目的とする場合、駆動回路
33のAGCとガンマ(γ)補正をOFFに設定するた
め、CCD32の特性がそのまま画像に反映されるはず
である。しかし、駆動回路33を構成する多数の電子部
品の温度特性は明らかではないことから、撮像装置の温
度特性は明らかでないと考えるのが適切であろう。ま
た、光学系を支えている構造体の温度による伸縮による
光学系の変位分による変化も考えられる。このような温
度と相関があるものの他に、LEDやレンズ、ミラー、
その他の汚れによる変化もある。本件発明では、このよ
うな様々な変動要因に適切に対応できる光ファイバ観測
装置を提供することを目的としている。
【0007】本発明のうち請求項1記載の光ファイバ観
測装置は、光ファイバに光を照射する照射手段と、当該
光ファイバに照射された光を受光して光ファイバの像を
撮影する撮像手段とを備えた光ファイバ観測装置におい
て、照射手段や撮像手段の特性に変化を及ぼす周囲温度
の変化を検出可能な1以上の温度センサと、照射手段及
び撮像手段を個別に補償可能な制御回路とを備え、制御
回路は、温度センサによって周囲温度の変化が検出され
ると、撮像手段による撮影画像の明るさを判断し、その
明るさに基準値以上の変化がある場合には、センサによ
って検出された周囲温度の変化が照射手段及び撮像手段
に与える影響を予め決められた判断基準に基づいて判断
し、さらに、該影響が光ファイバの撮影に与える影響を
可及的に低減するためには照射手段と撮像手段のどちら
を補償するのが適切かを判断し、 その判断結果に基づい
て照射手段及び撮像手段の一方又は双方を補償するもの
である。
【0008】本発明のうち請求項2記載の光ファイバ観
測装置は、温度以外の周囲環境の変化を検出可能なセン
サを備え、制御回路は、いずれのセンサにも変化がな
く、且つ、撮像手段による撮影画像の明るさにも基準値
以上の変化がない場合にはそのまま次工程に進み、撮像
手段による撮影画像の明るさに基準値以上の変化がある
場合には、光学系の異常を示す信号を表示回路へ出力す
ものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の光ファイバ観測装
置の実施形態であり、画像変化の要因切り分けに温度セ
ンサと湿度センサ、結露センサを利用する場合の例であ
り、図2のフローチャートに示される判断処理を行うも
のの例である。図1において1は観測対象の光ファイ
バ、2は同光ファイバ1に平行光を照射する照射手段、
3は撮像手段であり、照射手段2はLED(光源)10
と同LED10から発せられた光を平行光にして光ファ
イバ1に照射するレンズ11とからなり、撮像手段3は
前記光ファイバ1に透過された光を受光し、拡大する顕
微鏡13とその光を受光するCCD(撮像素子)12と
からなる。前記LED10とCCD12は制御回路5に
接続されており、LED10は制御回路5により光量パ
ワーが制御され、CCD12が受光した画像信号は制御
回路5により処理されて光ファイバ1のクラッドとコア
との位置を画像処理により得る。一方、図1の4に示す
センサ4は温度センサ、湿度センサ、結露センサを備
え、また図示されていないが制御回路5の温度補正回路
20にも温度センサが備えられている。
【0010】図1の制御回路5は画像処理と図2の処理
を行うためのCPU14を備えており、CCD12から
出力される信号は信号増幅用のオペアンプ15、アナロ
グの画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器1
6を通じてCPU14に入力される。CPU14はデー
タデコーダ17を通じてA/D変換器16を制御してお
り、CCD12から画像信号を読み出し、この場合、画
像から光ファイバ1のコアとクラッドの画像を得ると共
に、光ファイバ1のコアでもクラッドでもない部分を通
過してきた光の明るさを検出する。この明るさの情報は
データバッファ18に一時的に蓄積されるようになって
おり、この明暗情報はD/A変換器19を通じて温度補
償回路20に出力されるようになっている。さらにCP
U14はデータデコーダ17を通じてA/D変換器21
を制御しており、図1のセンサ4からの信号(温度信
号、湿度信号、結露信号)をA/D変換器21を通じて
読み出し、周囲の温度、湿度、結露を検出できるように
なっている。
【0011】前記温度補償回路20はそれ自体温度セン
サを備えており、図5に示したLEDの温度特性をフラ
ットにするように働く。このことによりCPU14より
D/A変換器19を通じて与えられる信号(明暗に関す
る情報)を目標値として温度に関わらずに一定となるよ
うに機能する。
【0012】前記CPU14は前記明暗情報、温度情
報、湿度情報、結露情報に基づいてLED10の明るさ
とCCD12の画像の明暗を調整するが、以下にその具
体的な処理の流れを説明する。図1の4に示す温度セン
サ、湿度センサ、結露センサのいずれにも変化がないと
き、CCD12の画像の明るさを判断し、基準値などと
比較して変化がない時は次の工程(融着工程など)に進
み、変化がある時は光学系に異常があるとの判定から清
掃を促す信号を図示されていない表示回路などに出力す
る。図の4に示す結露センサと湿度センサとに大きな変
化がある時は、警告を表示する信号を表示回路などに出
力する。図の4に示す温度センサに変化がある時はCC
D12で撮影された画像の明るさを判断し、変化がない
時は次の工程に進み、変化があるときは光量補償処理を
行う。この場合、温度変化がLED10とCCD12と
に及ぼす影響の大きさを予め決めておいた判断基準(L
ED10側とCCD12側の温度特性をデータとして持
ち、このデータを判断基準に利用することができる)に
基づいて判別し、LED10側を調整するのが適切と判
断した場合には、A/D変換器19を通じてLED10
の光量を適切に変化して、次の工程に進み、CCD12
側を調整するのが適切と判断した場合には、CPU14
に読み込まれた画像の明るさを内部的に適切に補償して
次の工程に進み、LED10とCCD12のいずれも調
整に適さないと判断した場合には、警告の信号を図示さ
れていない表示回路などに出力する。
【0013】本件発明では要因切り分けに温度センサ、
結露センサ、湿度センサ以外のセンサも使用することが
でき、その種類や数は適切なものとすることができる。
この場合のフローチャートは図2と異なるが、これもセ
ンサの種類や数に合わせて適切なものとすることができ
る。例えば、センサが温度センサと湿度センサだけの場
合、光源側と撮像側の合成値を持って光源補償をした
り、光源側と撮像側を同時に補償したりすることができ
る。また、本光ファイバ観測装置が取り付けられる光フ
ァイバ融着接続装置には従来より放電制御のため気圧セ
ンサや温度センサ、湿度センサが設けられており、この
場合は、同装置に付いているこれらセンサを利用するこ
とができる。このように本件発明の構成は様々なものが
可能であり、要は、撮影に影響を及ぼす各種の要因を実
験その他で明らかにし、それらをセンサを設けて捕らえ
られるようにすると共に、その変化に対応してある場合
は補償を行い、ある場合は警告を出すなどして最適な条
件でのみ画像撮影を行なえるようにする適切な機器とア
ルゴリズムを設けることにある。
【0014】
【発明の効果】本発明の光ファイバ観測装置によれば、
照明手段2と撮像手段3の夫々を個別に制御することが
できるため、従来の照明手段2だけの調整より幅広い対
応が可能となり、また、センサ4がとらえた周囲環境の
変化に応じて要因が分析されて、ある場合は適切な補償
が行われ、補償が無理な場合には警告が出されるため、
常に最適な条件でのみ撮影を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバの観測装置の実施形態を示
した回路図。
【図2】本発明の光ファイバの観測装置の動作を示した
フローチャート図。
【図3】LEDの構造を示した説明図。
【図4】CCDの構造を示した説明図。
【図5】(a)、(b)はLEDの温度特性を示した説
明図。
【図6】フォトダイオードの温度特性を示した説明図。
【図7】従来の光ファイバ観測装置の回路図。
【符号の説明】
1 光ファイバ 2 照明手段 3 撮像手段 4 センサ 5 制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/255

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバに光を照射する照射手段と、当
    該光ファイバに照射された光を受光して光ファイバの像
    を撮影する撮像手段とを備えた光ファイバ観測装置にお
    いて、照射手段や撮像手段の特性に変化を及ぼす周囲温
    の変化を検出可能な1以上の温度センサと、照射手段
    及び撮像手段を個別に補償可能な制御回路とを備え、制
    御回路は、温度センサによって周囲温度の変化が検出さ
    れると、撮像手段による撮影画像の明るさを判断し、そ
    の明るさに基準値以上の変化がある場合には、センサに
    よって検出された周囲温度の変化が照射手段及び撮像手
    段に与える影響を予め決められた判断基準に基づいて判
    断し、さらに、該影響が光ファイバの撮影に与える影響
    を可及的に低減するためには照射手段と撮像手段のどち
    らを補償するのが適切かを判断し、その判断結果に基づ
    いて照射手段及び撮像手段の一方又は双方を補償する
    とを特徴とする光ファイバ観測装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の光ファイバ観測装置におい
    て、温度以外の周囲環境の変化を検出可能なセンサを備
    え、制御回路は、いずれのセンサにも変化がなく、且
    つ、撮像手段による撮影画像の明るさにも基準値以上の
    変化がない場合にはそのまま次工程に進み、撮像手段に
    よる撮影画像の明るさに基準値以上の変化がある場合に
    は、光学系の異常を示す信号を表示回路へ出力すること
    を特徴とする光ファイバ観測装置。
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